易仕和:擦亮高速导弹的“眼睛”

科技日报 2021-08-02 作者:顾 莹 阳 恒 张 强

  

 

  易仕和在查看实验设备

  受访者供图

  永远要记住,最先进的技术是买不来的,最先进的仪器设备也是买不到的,只能用自己的双手去创造。 

  易仕和 

  国防科技大学空天科学学院教授、博士生导师 

  “30年来,我用最主要的精力只干了这一件事。”在国防科技大学空气动力学实验室见到该校教授易仕和时,他正端坐在电脑前,眼睛直视屏幕,快速地浏览一组组实验数据。

  易仕和口中的“这一件事”,可不是一件简单的事,它是高速导弹领域的关键研究课题。正是他以甘坐三十年“冷板凳”的精神,持之以恒地开展研究,擦亮了高速导弹的“眼睛”,为导弹高速精确打击提供了关键技术支撑。

  在今年八一建军节前夕,易仕和团队再次传来好消息。他们成功研制出高速飞行器流场超高帧频成像测试系统,其可以清晰显示出飞行器高速复杂流动现象,让“看不见”的高速导弹复杂流场变得清晰可见、精确可测。

  让高速飞行器流场可见可测

  1991年,海湾战争爆发,美国“派出”战斧巡航导弹,其展示出的远程精确打击能力,震惊世界。

  那时,易仕和是一名即将毕业的研究生,他在想:“我们国家何时能自主研制出更先进的武器装备?我们的武器装备能不能实现更高速的精确打击?我能为此做些什么……”

  毕业后,易仕和将研究方向聚焦在与高速导弹相关的基础研究领域上。他坚信,总有一天,我国会拥有更加强大的导弹系统。

  上世纪末,在高速飞行器研究领域,有一道世界性难题:流场(运动流体所占有的空间区域)变化速度超快、温度超高,而且看不见、摸不着,该如何对其进行测量?

  易仕和敏锐地意识到,这项研究或许能破解制约我国武器面临的高速精确打击难题,他开始有意识地了解相关研究进展,却收获甚微。当时,这一研究在世界上尚属空白。

  “我只能靠自己去琢磨、研究,每一步都异常艰难。”易仕和回忆道。

  一次,易仕和像往常一样在做实验,电脑屏幕上出现纳米粒子的散射图像,这本是寻常的实验结果,他却多留了一份心。

  “纳米粒子的动力学特性很好、它的散射信号与湍流参数有特定关系……这意味着什么呢?”易仕和联想到医院为病人做CT时要借助造影剂,一个大胆的想法越来越清晰——既然传统技术无能为力,不如把纳米粒子当作“造影剂”,对高速流场进行精细测量。

  说干就干,易仕和带着团队成员将精力全部投入到此项研究中,殊不知,一座“大山”横在前方挡住去路:纳米粒子在空气中出现团聚现象,作为成像载体,团聚的纳米粒子无法实现造影功能。

  研究陷入停滞,可易仕和没有气馁,而是默默寻找他法。一次,博士生全鹏程陪他一起出差。候机的间隙,易仕和盯着手机入迷地看了起来。

  “当时我还在想,导师终于也会玩手机了,可凑近一看,他竟然在查阅国外文献资料。”全鹏程说,易仕和把碎片时间都用来学习。

  在易仕和的带领下,团队耗时3年,历经千百次实验,终于解决了纳米粒子团聚问题。

  随后,团队乘胜追击、加紧攻关,终于破解了那道世界性难题——让高速飞行器流场变得清晰可见、精确可测,为高速导弹实现精确打击奠定了流动理论基础。

  为高速导弹精确制导扫除障碍

  红外成像制导导弹在低速飞行时,抗干扰能力强、打击精度高。不过,导弹在高速飞行时,高温湍流使得弹头表面温度极高,其犹如一个“火球”,这导致高速导弹上的“眼睛”——红外探测器“看不见”目标,无法实现更高速度下的红外精确打击。

  从2005年起,易仕和开始了高速导弹成像探测及相关技术研究,立志要突破这一关键技术,擦亮高速导弹的“眼睛”。

  “能否采用经过特殊设计的低温气体膜覆盖在导弹窗口表面来解决这一难题?” 易仕和提出了这一大胆的设想。

  对于单纯研究空气动力学或者光学的人来说,这个想法无异于天方夜谭。然而,经过多年的艰辛求索,易仕和已成为空气动力学和光学交叉学科领域的专家,他通过理论推导认为设想是可行的。

  然而,真正实现起来并不容易。试验做了一轮又一轮,得到的结果却是不断否定先前的设想,研究进入了死胡同。

  可易仕和坚信,通过相应的技术手段一定能实现目标。带着这份信念,团队在一次次失败中总结经验,誓要来一场绝地反击。最终,在不懈的努力下,团队成员用细致的数值仿真和实验测试结果验证了易仕和的想法,高温湍流难题被解决了。

  此后,易仕和又带领团队历经了六七年的艰苦攻关,成功研制出原理样机,并进行了大量试验测试。测试结果证明,易仕和团队的研究成果可让高速导弹的表面温度大幅下降。伴随“火球”降温,高速导弹的“眼睛”也亮了起来,使得高速导弹红外精确打击成为可能。

  自主研制世界水平超高速相机

  2015年,易仕和获得国家重大科研仪器研制项目的支持,研究高速流场动态演化测量技术。然而,由于缺乏关键的实验器材——超高速相机,研究迟迟没有进展。

  为了解决这一难题,团队购置了一台当时世界上最先进的超高速相机。可现场试验测试显示,这台昂贵的设备无法满足实验需求,大家一筹莫展。

  “既然买来的不能用,那我们就自己做。”易仕和的话掷地有声。

  于是,在他的带领下,一群研究空气动力学的年轻学者开始了“跨界之旅”。仅用半年,他们就设计出一款新型超高速相机,以每秒百万张图片的拍照速度,清晰地记录下高速飞行器流场的动态时空演化过程,技术达到国际领先水平。

  “永远要记住,最先进的技术是买不来的,最先进的仪器设备也是买不到的,只能用自己的双手去创造。”实验成功的那天,易仕和在日记本上写下这句话。

  在学生们眼中,易仕和对于科技强军的追求十分执著,甚至有些“苛刻”。

  “做研究前要好好想一想,能从哪里实现突破、怎样才能提升战斗力”“我身上值得大家学习的地方不多,但我对于科学的求索从未停止、对部队的情怀从未改变,希望这能影响你们……”

  多年来,学生们攒下了不少易仕和的“金句”,这些精神也鼓舞着他们瞄准本领域科技前沿,填空白、补短板,不断攀登科技高峰,投身强军事业。

  在奔跑追梦的路上,易仕和带领学生们取得了令人瞩目的成绩:突破多项核心关键技术、捧回国家技术发明二等奖1项、军队科技进步一等奖3项……

  截至目前,易仕和团队的创新成果已在多家航天工业部门和部队单位成功获得应用,为多型武器装备研制作出了重要的贡献。

  “‘战斗’才刚刚开始。”采访结束时,易仕和意味深长地说,“国家和部队还有很多关键技术等着我们去突破,自主创新的步伐一刻不敢停歇,创新为战的使命始终在肩。”

责任编辑:王超

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